一種基于車聯網的車輛協調控制系統的制作方法

本發明涉及一種機電一體化技術領域，尤其涉及一種基于車聯網的車輛協調控制系統。

背景技術：

隨著世界經濟的迅速發展，汽車保有量的迅猛增長，城市交通擁堵、交通事故頻發以及尾氣污染已經成為交通系統亟待解決的問題。智能車輛控制作為減少交通事故的主要手段得到越來越多的關注。智能車輛是一個集環境感知、規劃決策及自動行駛等功能于一體的綜合系統，集中地運用了計算機、傳感器、信息、通信、導航及自動控制等技術，使車輛具備環境感知、規劃決策和多等級輔助駕駛等功能，具體包括：道路障礙自動識別、自動報警、自動制動、自動保持安全距離、車速和巡航控制等。智能車輛的主要特點是在復雜的道路情況下，能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預定的道路(軌跡)行駛。

上述內容為單個智能車的控制研究進展，雖然可以很大程度上提高車輛的智能性，減少人為因素引發的交通事故，但是無法有效緩解交通擁堵及尾氣污染等問題，在此背景下，基于車聯網的車輛協作控制系統應運而生。它結合先進的自動控制技術、網絡通信技術及計算機控制技術于一體，可對道路上所有車輛狀態實施監控，實現協調控制，以提高交通系統的運輸容量、安全性及駕駛的舒適性，從而減少環境污染及降低能源能耗等。因此，對基于車聯網的車輛協調控制系統的研究不僅具有重要的理論意義同時還有實際的應用價值。

技術實現要素：

根據現有技術存在的問題，本發明公開了一種基于車聯網的車輛協調控制系統,包括:用于采集多輛智能小車的運動狀態信息的信息采集單元,接收所述信息采集單元傳送的數據信息的計算機單元,所述計算機單元根據控制算法的調度關系對收到的多輛智能小車的舵機和電機的控制信號進行狀態分配，并通過通信單元發送到相應的信息采集單元；所述采集單元包括多個用于采集智能小車運動狀態信息的傳感器和汽車的執行部件。

所述計算機單元包括上位機軟件模塊和通信接口，用戶在上位機軟件模塊內進行軟件內參數的配置和小車狀態的顯示。

所述上位機軟件模塊將每個小車的運動狀態打包成一個數據包，用一個數據幀作為開頭，一個數據幀作為結尾，數據包被輸出到通信接口，所述通信接口采用有線通信方式與通信單元數據通信；所述信息采集單元識別數據針的開端和結尾，將數據重新打包，即完成一個小車的數據接收。

所述通信單元包括無線模塊,所述無線模塊包括路由器和wifi模塊,所述通信單元通過路由器與計算機單元和信息采集單元數據通信。

所述信息采集單元包括單片機模塊、與所述單片機模塊相連接的電源模塊、以及與智能小車相連接的電機驅動模塊、舵機模塊、加速度陀螺儀、測速編碼器和采集道路信息的攝像頭紅外路徑識別模塊，所述單片機模塊上還連接有硬件調試模塊，所述測速編碼器采集智能小車的當前車速信息，所述加速度陀螺儀采集當前智能小車的加速度信息，硬件調試模塊對單片機模塊的工作進行硬件調試，電源模塊對智能小車的各個模塊提供穩定的電壓。

所述智能小車的狀態信息包括當前車輛編號信息、目標車輛的編號信息、車速度信息、車的加速度信息以及距離誤差信息。

由于采用了上述技術方案，本發明提供的一種基于車聯網的車輛協調控制系統，本發明包括計算機單元、通信單元和信息采集單元三部分組成,計算機的輸出信息通過通信單元發送到信息采集單元,信息采集單元的小車狀態通過通信單元發送回計算機,實現了計算機對智能小車的實時控制。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本系統的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的技術方案和優點更加清楚，下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚完整的描述：

如圖1所示的一種基于車聯網的車輛協調控制系統，包括:用于采集多輛智能小車的運動狀態信息的信息采集單元,接收所述信息采集單元傳送的數據信息的計算機單元,所述計算機單元根據控制算法的調度關系對收到的多輛智能小車的舵機和電機的控制信號進行狀態分配，并通過通信單元發送到相應的信息采集單元；所述采集單元包括多個用于采集智能小車運動狀態信息的傳感器和汽車的執行部件。此實驗平臺旨在實現智能小車編隊控制，信息采集單元的n輛智能小車將各小車的信息狀態通過無線通信發動到計算機單元，根據控制算法的調度關系計算機單元對收到的n輛智能小車狀態進行分配，并通過通信單元發送到相應的智能小車。

所述計算機單元包括上位機軟件模塊和通信接口，用戶在上位機軟件模塊內進行軟件內參數的配置和小車狀態的顯示。用戶可以在計算機單元的軟件模塊用戶操作界面上調節車輛的調度關系，該模塊的小車狀態顯示界面可以顯示出所有小車當前的運行狀態。小車狀態作為軟件模塊的輸入,經過計算機上的通信接口讀取到計算機里,并且在軟件模塊實時顯示出來。上位機軟件模塊的輸出為亦為小車的狀態信息(根據車輛的調度關系接收和發送不會是同一輛),信息包括：車輛編號、目標車輛編號、速度、加速度、距離誤差等有效信息,這些狀態信息經過計算機的通信接口輸出,發送至通信單元。

所述上位機軟件模塊將每個小車的運動狀態打包成一個數據包，用一個數據幀作為開頭，一個數據幀作為結尾，數據包被輸出到通信接口，所述通信接口采用有線通信方式與通信單元數據通信；所述信息采集單元識別數據針的開端和結尾，將數據重新打包，即完成一個小車的數據接收。由小車對接收數據進行處理，并輸出針對舵機和電機的控制信號，從而完成了計算機到智能小車系統信息傳遞過程。

進一步的,所述通信單元包括無線模塊,所述無線模塊包括路由器和wifi模塊,所述通信單元通過路由器與計算機單元和信息采集單元數據通信。計算機單元的通信接口和信息采集單元的的通信接口與路無線模塊相連,計算機單元和信息采集單元通過無線模塊實現數據的交換。把所述的無線模塊和有線通信組合在一起,構成通信單元,具體的無線模塊實物和可能需要配置的電纜等稱為通信設備。計算機單元端的通信設備固定放置在能夠覆蓋實驗場地的位置,信息采集單元端的通信設備搭載安裝在汽車模型上。通信系統包括一個路由器和n各wifi模塊。路由器與計算機通信接口相連接。n個wifi模塊與n個智能小車串口相連接。n個智能小車將狀態信息經wifi模塊發送到路由器傳送到計算機單元。

所述信息采集單元包括單片機模塊、與所述單片機模塊相連接的電源模塊、以及與智能小車相連接的電機驅動模塊、舵機模塊、加速度陀螺儀、測速編碼器和采集道路信息的攝像頭紅外路徑識別模塊，所述單片機模塊上還連接有硬件調試模塊，所述測速編碼器采集智能小車的當前車速信息，所述加速度陀螺儀采集當前智能小車的加速度信息，硬件調試模塊對單片機模塊的工作進行硬件調試，電源模塊對智能小車的各個模塊提供穩定的電壓。

所述智能小車的狀態信息包括當前車輛編號信息、目標車輛的編號信息、車速度信息、車的加速度信息以及距離誤差信息。計算機單元根據目標車輛編號發送到相應信息采集單元的智能小車。從而實現整個車隊車輛之間的信息交換。保證車隊系統的穩定。

本發明中的計算機單元是信息交換中心，分配小車狀態發送給信息采集單元的智能小車，智能小車根據控制算法對收到信息進行處理。從而保證車隊的穩定運行。

本申請有兩個重要的發明點,第一，計算機單元作為信息交換的中心，信息采集單元作為控制算法的執行中心。采用此控制方式，主要考慮實際生活中車輛的可靠性和安全性，故將車輛的執行機構放在智能小車上，而沒有在計算機單元處理。雖然操作上會繁瑣些，但更符合實際。第二，此系統旨在實現智能小車的編隊控制。單車控制、車輛協同控制亦適用于此系統。小車編隊系統采用的是分布式控制結構，沒有集中的控制單元，各智能小車的關系平等，均能夠與其他智能小車通過通信單元進行信息交流以協調各自的行為。這種信息交流通過相應的車輛調度關系來實現車輛的穩定運行。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。